隧道通风计算书

一、基本资料

公路等级：二级公路

车道数及交通条件：双车道，双向交通 设计行车速度：V=60km/h=s 隧道长度：3900m 隧道纵坡：%

平均海拔高度：，（入口：，出口：） 通风断面积：Ar=

隧道断面当量直径：Dr=（计算方法为Dr=设计气温：T=297k（22℃） 设计气压：p= 空气参数：容重γ=s

二、交通量预测及组成（交通量预测10年） 大型车辆：280辆柴油车 小型车辆：1850辆汽油车 大型车比例：r=% 上下行比例：1:1

11.77KNm3

4×Ar断面净空周长

）

,密度ρ0=

1.20kgm3

，运动粘滞系数v=1.52×10−5m2/

设计交通量：N=280×2＋1850＝2410 辆/h 三、需风量计算

L×N=3900×2410=×106＞2×106 m●辆/h（使用错误，查规范6×105m∗

veh/h，单向交通为2×106m∗veh/h）,故需采用机械式通风方式。 设计CO浓度：非阻滞状态 250ppm，阻滞状态：300ppm（使用错误。查规范P34 交通阻滞时，CO设计浓度δCO=150cm3⁄m3 ，正常交通时，δCO=100cm3⁄m3）

设计烟雾浓度：K=（使用错误，查P31 表使用钠光源时，k=0.0070m−1） 四、计算CO排放量

计算公式QCO=

13.6×10

6

×qCO×fa×fh×fd×fiv×L×∑nm=1(N×fm)

式中qCO=0.01m3/辆km（新规定，P42,正常交通CO基准排放量m3/(veh∗km),交通阻滞0.015m3/(veh∗km)）,fa=1.1, fh=1.52,各种车型的fm=1.0，fiv和 fd根据相应的工况车速查表确定（P43）

1. 工况车速V=60km/h 时，fiv=1.0，fd=1.0

QCO=

13.6×106

×0.01×1.1×1.52×1.0×1.0×3900×(280×1+

1850×1)=0.0386m/s3

2. 工况车速V=40km/h 时，fiv=1.0，fd=1.5

QCO=

13.6×106

×0.01×1.1×1.52×1.0×1.5×3900×(280×1+

1850×1)=0.0579m/s3

3. 工况车速V=20km/h 时，上坡 fiv=1.0，下坡fiv=0.8 fd=3.0

QCO=

12

13.6×10

(6×0.01×1.1×1.52×3.0×3900×[1.0××280+

2

1

1850)+0.8××(280+1850)]=0.1042m/s3

4. 交通阻滞时V=10km/h 时，fiv=0.8，fd=6.0，L=1000

QCO=

13.6×106

×0.01×1.1×1.52×0.8×6.0×1000×(280×1+

1850×1)=0.0475m/s3

五、按稀释CO计算需风量（P43） 计算公式Qreq(CO)=

QCOδ

×

p0p

×

TT0

×106

其中p0为标准大气压，取

P为隧址设计气压，p=p0×exp?(− T0为标准气温273k T为隧道设计夏季气温295k

h29.28T

) kpa

1. 非交通阻滞状态时，CO设计浓度δ=250ppm（查规范P34 交通阻滞时，CO

设计浓度δCO=150cm3⁄m3 ，正常交通时，δCO=100cm3⁄m3），v=20km/h 时，CO排放量最大，QCO=0.1042m3/s 此时需风量为 Qreq(CO)=

0.1042250

×

101.32585.425

×

295273

×106=534.218m3/s

2. 交通阻滞状态时，CO设计浓度δ=300ppm时，QCO=0.0475m3/s

此时需风量为 Qreq(CO)=

0.0475300

×

101.32585.425

×

295273

×106=202.937m3/s

比较之后，CO在v=20km/h时，稀释的需风量为534.218m3/s 六、计算烟雾排放量

计算公式

Qv1=

13.6×106

×qv1×fav1×fhv1×fd×fivv1×L×

∑nDm=1(Nm×fm(v1))

式中隧道烟尘排放量QVI，单位m2/s,qv1=2.5m3/辆km（P39 粉尘基准排放量取m2/(veh∗km)）,烟尘车况系数（P40）fav1=1.2,烟尘海拔高度系数 fhv1=1.28， 柴油车车型系数fm(v1)=1.5, Nm=280辆，烟尘纵坡-车速系数fiv（v1）和车密度系数 fd根据相应的工况车速查表（P40表）确定（P39 确定需风量，按照设计速度以下各工况车速10km/h为一档分别计算）

1.工况车速V=60km/h 时，fd=1.0，上坡fiv（v1）=1.6，下坡fiv（v1）=0.71

QCO=

280=2.018m2/s

13.6×106

×2.5×1.2×1.28×1.0×(1.6+0.71)×3900×1.5×

2.工况车速V=40km/h 时，fd=1.5，上坡fiv（v1）=1.17，下坡

fiv（v1）=0.67

QCO=

13.6×106

×2.5×1.2×1.28×1.5×(1.17+0.67)×3900×1.5×

280=2.411m2/s

3.工况车速V=20km/h 时，fd=3.0，上坡fiv（v1）=0.75，下坡fiv（v1）=0.48

QCO=

13.6×106

×2.5×1.2×1.28×3.0×(0.75+0.48)×3900×1.5×

280=3.224m2/s

4.交通阻滞（V=10km/h） 时，fd=6.0，上坡fiv（v1）=0.75，下坡fiv（v1）=0.48

QCO=

13.6×106

×2.5×1.2×1.28×6.0×(0.75+0.48)×3900×1.5×

280=1.653m2/s 七、按稀释烟雾计算需风量 计算公式Qreq(v1)=

Qv1K

工况车速V=20km/h 时，烟雾排放量最大Qv1=3.224m3/s 按照稀释烟雾计算的烟雾量Qreq(v1)=八、稀释空气中异味需风量（P46）

根据《隧道通风照明设计规范》（隧道通风设计细则）中规定：“隧道内不间断换气频率，不少于每小时5次”(新规定。查P36 隧道空间最小换气频率不应低于每小时3次，采用纵向通风隧道，隧道换气风速不小于s)。得到Qreg=

nLAr3600

Qv1K

=

3.2240.0075

=429.867m3/s

=

5×3900×59.155

3600

=320.423m3/s n隧道最小换气频率取3

九、火灾排烟（P104）

1、 采用纵向排烟的公路隧道，火灾排烟需风量

Qreq（f）=Ar×Vc

Vc隧道火灾临界风速m/s,(P105)

Qreq（f）=Ar×Vc=59.155×2.5=147.8875m3⁄s

综合比较以上三种需风量，以V=20km/h的工况速度下稀释CO的需风量最大，因此设计需风量为Qreg=534.218 m3/s

若采用射流风机纵向式通风方式，隧道内风速Vr=Qreg⁄A=534.218⁄59.155=9.03m⁄s 。不符合《隧道通风照明设计规范》中“双向交通隧道内风速不大于8m/s”(P27 单向交通隧道设计风速不宜大于s,双向交通隧道不大于8m/s)的规定，因此决定采用竖井集中排风式纵向通风方式。

设计风压计算

一、 设计参数

假设风的风向为从左到右，自然风风速Vn=2.5m⁄s 竖井尺寸：直径 通风面积：m2 高度：

常用阻力系数（P48）

二、 竖井左侧风压计算（左侧区段隧道长度L1=1950m）P50

左侧区段需风量Qrl=534.218×

19503900

=267.109m3/s

左侧区段隧道内风速 Vrl=Qrl⁄Arl=267.109⁄59.155=4.52m⁄s

通风阻抗力ΔPrl=(1+ζe+λr×)×

Dr

4.5222

L1

ρ2

×v2r=(0.6+0.02×

1950

7.871

)×

=68.093Pa

自然风阻力ΔPml=(1+ζe+λr×)×

DrL1

ρ2

Vn2=(1+0.5+0.02×

1950

7.871

)×

1.22

×22=15.73Pa

ΔPml隧道内自然风阻力，单位是N/m2，ζe=隧道入口局部阻力系数，λr=

0.02隧道壁面摩擦力系数，Dr=

4×ArCr

隧道段面当量直径（m），Vn=2m/s自然风引起

的隧道内风速（P49）自然风的风向决定了是否为动力风，因此自然风阻力为矢量值有+-，符号表示风力的方向。

上下行比例1:1，交通风压力公式为 ΔPt1=−

AmAr

×

ρ2

×4n+×v×vrl

式中汽车等效阻抗力面积Am=(1−r1)×Acs×εcs+r1×AC1×εc1 ，r1=13.15% ，小型车正面投影面积Acs=2.13m2，εcs=0.5 ，大型车正面投影面积AC1=5.37m2 ，εc1=1.0 。

Am=(1−0.1315)×2.13×0.5+0.01315×5.37×1.0=1.771m2 V=20km/h=5.56m/s 时，n+=交通风压力为ΔPt1=−

1.77159.155

L1×NV1×22

=

1950×2410

2000m/h×2

=118辆，

×

1×1.2

×4×118×5.56×4.52=−1601.383Pa

因此，左侧区段竖井底部压力为ΔP01=ΔPr1−ΔPm1−ΔPt1=3.333Vr12+354.288Vr1−24.581=68.093−24.581−(−1601.383)=14.5Pa

竖井右侧风压计算（右侧区段隧道长度L2=1950m） 因为L2=L1=1950m因此

右侧区段需风量Qr2=Qrl=267.109m3/s 右侧区段隧道内风速Vr2=Vrl=4.52m⁄s

右侧区段隧道内通风抗阻力ΔPr2=ΔPrl=68.093Pa 右侧区段隧道内交通风压力ΔPt2=ΔPt1=−1601.383Pa 右侧区段隧道内自然风阻力自然风阻力ΔPm2=ΔPml=−24.581Pa 因此，右侧区段竖井底部压力为ΔP02=ΔPr2−ΔPm2−ΔPt2=3.333Vr22+354.288Vr2+24.581=68.093−(−24.581)−(−1601.383)=1694.057Pa

三、 竖井吸出风量

为保证所需通风量，竖井底压力需取左右两侧区段中绝对值较大者。因此取ΔP0=ΔP02=1694.057Pa，左侧风速按照ΔP0=1694.057Pa ，计算 3.333Vr12+354.288Vr1−24.581=1694.05,得Vr1=s

竖井通风量QS=Ar(vr1+vr2)=59.155×(4.8+4.52)=542.333m3⁄s 竖井内风速Vs=

QSAS

=

542.33319.625

=27.635m/s

四、 竖井集中排风式通风所需风压

ΔP=(ΔP0+ΔPs)×1.1

其中竖井底部压力ΔP0=1694.057Pa

竖井损失压力ΔPs=(1+εs+λs×)×

DL

ρ2

×vS=(1+0.31+

0.022×

217.55

)×

1.22

×27.635=1038.776Pa

因此，通风所需风压值为

ΔP=(ΔP0+ΔPs)×1.1=(1694.057+1038.776)×1.1=3006.116Pa 选择轴功率为20000KW（取大了）的风机作为风道内抽风机。（抽风机的选择） 射流风机：同一断面布置1-2台 轴流风机：全压输出功率的计算Sth=

Qa×Ptot1000

×(

273+t0273+t1

)×

P0

P1

式中Sth轴流风机全压输出功率（KW）

Qa轴流风机的风量（m3⁄s） Ptot轴流风机的设计全压（N/m2） t0标准温度，取20℃ t1风机环境温度（℃） P1风机环境大气压（N/m2） P0标准大气压（N/m2） 风机全压输入功率Skw=

Sthηf

其中ηf为风机的全压效率，80% 轴流风机所需配用电机输入功率M1=

Skwηm

×k1

ηm 电机效率90%-95% ， k1电机容量安全系数，